EP0084868A1 - Strömungsgünstige Konstruktion einer Kapsel für die Dämmung des Lüfter- und Motoren-Geräusches bei Verbrennungsmotoren mit Flüssigkeitskühlung - Google Patents

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Uwe Dr. Dipl.-Ing. Buddenhagen
Manfred Ing. Grad. Stiglmaier
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MAN Truck and Bus SE
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MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
MAN Nutzfahrzeuge AG
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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P5/06—Guiding or ducting air to, or from, ducted fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
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    • F01P11/10—Guiding or ducting cooling-air, to, or from, liquid-to-air heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P11/12—Filtering, cooling, or silencing cooling-air

Definitions

  • the invention relates to a cooling system for a liquid-cooled internal combustion engine with one or more coolers and a fan assigned to the coolers.
  • Fig. 1 The cooling air is drawn in by fan 3 via air duct 2 through water cooler 1 (and, if present, charge air cooler 5). It leaves the fan at a low pressure ratio on the fan in a predominantly axial direction V 1 and at a higher pressure ratio (due to the design of the water cooler 1, or by connecting a charge air cooler 5) in accordance with V 2 with a strong radial speed component. The air then flows freely around the engine 4. In this arrangement, the fan usually protrudes somewhat out of the air duct 2 at the rear.
  • a solution with capsule 6 is available according to the current state of the art (Fig. 2), which is cylindrical in the area of the air outlet from the fan and can also be continued via the motor as required.
  • This solution has the power that the radial component of the air speed at the fan outlet is suppressed and thus the efficiency of the fan and the performance of the cooling system decrease. This results in additional costs for larger coolers or fans and, with the latter, additional noise and higher fuel consumption.
  • the object of the invention is to provide a cooling air duct which reduces the performance of the cooling system as little as possible.
  • a capsule version 12 is proposed, which is characterized in that it has an extension in the area of the air outlet from the fan, which has the oblique air outlet (with radial speed component) as in the case of the unenclosed fan (Fig. 2).
  • a panel 8 on the rear of the fan as shown in Fig. 4, proposed.
  • the flow conditions are more favorable (Fig. 5 above) and the efficiency of the fan improves. This partially eliminates the negative influence of the longer cooling air flow (e.g. across the engine, larger flow resistances).
  • the edge areas of the cladding at the fan outlet are shaped according to the streamlined course of the unenclosed fan.
  • the flow cross-section downstream should be increased as gradually as possible. In the central region of the cladding, its shape is expediently adapted to the respective contours of the fan or the fan blades. In Fig. 4 to 8, this central district is flat, but it can also take any other appropriate form.
  • the area of high flow velocities at the fan outlet should be kept as free as possible from discontinuities in the shape (of the capsule and cladding) and from flow obstacles (components) that can generate additional noise there.
  • the cover on the back of the fan should be as close as possible to it. It can also form a unit together with the fan: Fig. 7 (here; Verklei exercise 11).
  • FIG. 8 A simplified version of the variant shown in Fig. 7 is shown in Fig. 8: Here only the first part of the fan capsule with a continuously growing cross-section has been retained and the engine and gearbox have been surrounded with a version similar to capsule 12, Fig. 3.

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Abstract

Die beschriebene Konstruktion einer Kapsel zur Dämmung des durch den Lüfter verursachten Geräusches bei Verbrennungsmotoren mit Flüssigkeitskühlung bewirkt, dass die Radialkomponente der Luftgeschwindigkeit am Lüfteraustritt nicht mehr unterdrückt wird. Dies wird bei der Konstruktion dadurch erzielt, dass die Kapsel im Bereich des Luftaustritts aus dem Lüfter eine Erweiterung aufweist, die einen schrägen Luftaustritt mit radialer Geschwindigkeitskomponente gestattet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage für eine flüssigkeitsgekühlte Verbrennungskraftmaschine mit einem oder mehreren Kühlern und einem den Kühlern zugeordneten Lüfter.
  • In der Mehrzahl der Fälle ist dabei die Anordnung der Bauteile wie in Abb. 1 dargestellt. Die Kühlluft wird vom Lüfter 3 über die Luftführung 2 durch den Wasserkühler 1 (und, wenn vorhanden, den Ladeluftkühler 5) angesaugt. Sie verläßt den Lüfter bei geringem Druckverhältnis am Lüfter in vorwiegend axialer Richtung gemäß V 1 und bei höherem Druckverhältnis (bedingt durch Bauart des Wasserkühlers 1, oder durch Vorschalten eines Ladeluftküherls 5) gemäß V 2 mit starker radialer Geschwindigkeitskomponente. Anschließend umströmt die Luft frei den Motor 4. Bei dieser Anordnung ragt der Lüfter in der Regel hinten etwas aus der Luftführung 2 heraus.
  • Will man nun (unabhängig davon, ob der Motor schon gekapselt ist, oder nicht) die Lärmquelle Lüfter kapseln, so steht gemäß gegenwärtigem Stand der Technik eine Lösung mit Kapsel 6 zur Verfügung (Abb. 2), die im Bereich des Luftaustritts aus dem Lüfter zylindrisch ausgeführt ist und je nach Bedarf auch über den Motor hin fortgesetzt werden kann.
  • Diese Lösung hat den Machten, daß die Radialkomponente der Luftgeschwindigkeit am Lüfteraustritt unterdrückt wird und damit der Wirkungsgrad des Lüfters und die Leistungsfähigkeit der Kühlanlage zurückgehen. Es entstehen somit Mehrkosten für größere Kühler oder Lüfter und bei letzteren zusätzliches Geräusch und höheren Kraftstoffverbrauch.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kühlluftführung, die die Leistungsfähigkeit der Kühlanlage möglichst wenig herabsetzt.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch die in Abb. 3 dargestellte Anordnung: Es wird eine Kapselausführung 12 vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie im Bereich des Luftaustritts aus dem Lüfter eine Erweiterung aufweist, die den schrägen Luftaustritt (mit radialer Geschwindigkeitskomponente) wie im Falle des ungekapselten Lüfters (Abb. 2) ermöglicht.
  • Eine verbesserte Ausführung ist in Abb. 4 dargestellt:
    • Die Kühlluftführung wird im Bereich des Lüfteraustritts mit einer konischen Erweiterung 7 versehen, die dem Stromlinienverlauf im Falle des ungekapselten Lüfters folgt und stromabwärts allmählich (mit geringen Strömungsveriusten) auf den gewünschten Querschnitt verengt wird.
  • Weiterhin wird bei erhöhtem Gegendruck (lange Kapsel), bzw. bei Lüftern mit starker radialer Komponente der Luftgeschwindigkeit am Austritt, eine Verkleidung 8 der Lüfterrückseite, wie in Abb. 4 dargestellt, vorgeschlagen. Dadurch werden die in Abb. 5 unten dargestellten Sekundär- strömungen unterbunden. Es entstehen günstigere Strömungs- verhältnisse (Abb. 5 oben) und der Wirkungsgrad des Lüfters wird besser. Dadurch wird der negative Einfluß der längeren Kühlluftführung (z. B. über den Motor hinweg, größere Strömungswiderstände)zum Teil aufgehoben. Die Formgebung der Randbezirke der Verkleidung am Lüfteraustritt erfolgt gemäß dem Stromlinienverlauf bei ungekapseltem Lüfter. Die Vergrößerung des Strömungsquerschnittes stromabwärts sollte dabei möglichst allmählich erfolgen. Im Mittelbezirk der Verkleidung ist deren Form zweckmäßig den jeweiligen Konturen des Lüfters bzw. der Lüfterschaufeln angepaßt. In den Abb. 4 bis 8 ist dieser Mittelbezirk flach gestaltet, er kann aber auch jede andere zweckentsprechende Form annehmen.
  • Der Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeiten am Lüfteraustritt sollte möglichst frei von Unstetigkeiten in der Formgebung (von Kapsel und Verkleidung) und von Strömungshindernissen (Bauteilen) gehalten werden, die dort zusätzlich Geräusch erzeugen können.
  • Unvermeidbare Strömungshindernisse sollten aus diesem Grund möglichst weit stromab, im Bereich der verlangsamten Strömung angeordnet werden. Sollte dies nicht möglich sein, und ein Zustand wie in Abbildung 6 (Leitung 9) eintreten, so ist die Verkleidung 10 der Lüfterrückseite zu verkürzen, um im Bereich des Bauteils größere Strömungsquerschnitte und damit kleinere Stromungeschwindigkeiten zu erzielen.
  • Die Verkleidung an der Rückseite des Lüfters sollte möglichst nahe dan diesen herangeführt werden. Sie kann auch zusammen mit dem Lüfter eine Einheit bilden: Abb. 7 (hier; Verkleidung 11).
  • Eine vereinfachte Ausführung der in Abb. 7 dargestellten Variante ist in Abb. 8 wiedergegeben: Hier ist von der Lüfterkapsel nur der erste Teil mit stetig wachsendem Querschnitt beigehalten worden und Motor und Getriebe mit einer Ausführung ähnlich Kapsel 12, Abb. 3 umqeben worden.

Claims (9)

1. Strömungsgünstige Konstruktion einer Kapsel für die Dämmung des Lüfter- und Motoren-Geräusches bei Verbrennungsmotoren mit Flüssigkeitskühlung, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter nicht aus der Kapsel herausragt und die Kapsel im Bereich des Luftaustritts aus dem Lüfter eine Erweiterung aufweist, die den schrägen Luftaustritt (mit Radialkomponente) wie im Falle des ungekapselten Lüfters ermöglicht.
2. Lüfterkapsel für Kühlanlagen für Verbrennungsmotoren mit Flüssigkeitskühlung wie unter Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel am Lüfteraustritt eine konische Erweiterung aufweist, die dem Stromlinienverlauf bei ungekapseltem Lüfter folgt.
3. Lüfterkapsel gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Kapsel im Anschluß an die Erweiterung allmählich auf einen baulich und funktionell (Kühlluftdurchsatz, Geräuschabstrahlung) bedingten Querschnitt verengt wird.
4. Kreisförmige Verkleidung der Lüfterrückseite zur Unterbindung von Sekundärströmungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung möglichst dicht an den Lüfter herangeführt wird und im Bereich des Luftaustritts den Stromlinienverlauf nicht gegenüber jenem bei unverkleideten Lüfter ändert, bzw. sich ihm anpaßt.
5. Kombination der Verkleidung gemäß Anspruch 4 mit einer Lüfterkapsel gemäß Anspruch 1, 2 oder 3.
6. Kombination von Lüfterkapsel und Verkleidung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide stromab derart verlängert werden, daß eine Beruhigungsstrecke mit allmählich wachsendem Querschnitt entsteht.
7. Kombination von Lüfterkapsel und Verkleidung gemäß Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß genügend weit stromauf vor unvermeidbaren Hindernissen (Bauteilen) im Luftstrom ein großer Strömungsquerschnitt geschaffen wird und die Strömung dadurch so stark verlangsamt wird, daß die Hindernisse keine zusätzlichen Geräusche erzeugen.
8. Kreisförmige Verkleidung der Lüfterrückseite gemäß Anspruch 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der nahe der Lüfterrückseite befindliche Teil mit dem Lüfter eine Einheit bildet.
9. Kombination der Verkleidung gemäß Anspruch 8 und einer Lüfterkapsel gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterkapsel konisch oder nahezu konisch ist und ihr Querschnitt in Strömungsrichtung stetig wächst, sowie dadurch, daß Lüfterkapsel, Motor und Getriebe in einer gemeinsamen großen Kapsel untergebracht sind (Abb. 8).
EP83100502A 1982-01-27 1983-01-21 Strömungsgünstige Konstruktion einer Kapsel für die Dämmung des Lüfter- und Motoren-Geräusches bei Verbrennungsmotoren mit Flüssigkeitskühlung Expired EP0084868B1 (de)

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